JP4626275B2 - Automatic centrifuge - Google Patents
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本発明は、医学・農学・薬学・理学等の分野で血液・細胞・核酸等の有用物質すなわち試料を遠心分離し、試料を自動で搬入・搬出する自動遠心装置のロータの位置決めに関するものである。 The present invention is a useful substance i.e. a sample such as blood, cells or nucleic were centrifuged in fields such as medicine, Agriculture and pharmaceutical-physical relates positioning of the rotor of the automatic centrifugal device for loading and unloading the sample automatically .
従来の自動遠心装置を図7を用いて説明する。 A conventional automatic centrifuge will be described with reference to FIG.
自動遠心装置1は、試料を収納し遠心分離するロータ2、該ロータ2を駆動する駆動部3、試料を搬入・搬出する搬送手段4、搬入・搬出時にロータ2の中心及び高さを位置決めする軸支機構5等で構成され、試料の搬入・遠心分離運転・搬出の工程を自動で行っている。
ロータ2には、周知の如く、4個のバケット懸垂個所が設けられ、バケットには試料を入れた複数の不図示の試験管を保持した不図示のラックが取り付けられ、ロータ2が高速回転することにより試験管内の試料は遠心分離される。前記試料の搬入、搬出は搬送手段4によりラック単位で行われ、最初の搬入・搬出位置からロータ2を90°回転させることにより、次のバケットが搬送手段4による搬入・搬出位置に位置するようになって、ラックの搬入、搬出が可能となる。
Automatic
As is well known, the
上記駆動部3は、フレーム6に固定された複数のダンパ7を介して支持されており、その中心には、先端が球面形状の回転軸8が2個のボールベアリング9a,9bによって支持されている。回転軸8の下端にはサーボモータ10がカップリング11にて接続されており、この回転軸8を介して上部のロータ2が回転駆動される。尚、サーボモータ10は、不図示の操作制御部により制御され、ロータ2の加速度、減速度及び回転速度が設定できるようになっている。
The
軸支機構5には、下部に上下移動可能なヘッド12が取り付けられており、このヘッド12にはテーパ形状が設けられている。又、軸支機構5は、回転軸8の上部であって、且つ、ロータ2の回転中心に一致した位置に取り付けられている。
A
次に、従来の自動遠心装置1の動作及びロータ2の位置決めについて説明する。
Next, the operation of the conventional
試料を搬入・搬出するためには、ロータ2を搬送手段4の位置に正確に停止させる必要がある。しかし、上述したようにロータ2を駆動する駆動部3は、防振上柔らかいゴムやスプリング等のダンパ7によって支持されており、停止時においてロータ2は振れ易い状態となっている。このため、従来の自動遠心装置1では、特許文献1に記載されているように、軸支機構5にて回転軸8の芯出しすなわちロータ2の回転方向の位置決めとロータ2の高さの位置決めを行っていた。以下に具体的な動作例を示す。
In order to load and unload the sample, the
試料の搬入時において、初めに軸支機構5のヘッド12が下方に移動して回転軸8の先端を押さえる。このとき、回転軸8の先端の球面はヘッド12のテーパによりガイドされ、回転軸8の芯出しすなわちロータ2の回転方向の位置決めが行われる。更に、ヘッド12の押し付け力によりロータ2の高さが位置決めされる。次に、ロータ2は、サーボモータ10にて搬入位置に回転移動し、詳細は図示していないが、試料は搬送手段4によりロータ2のバケットに順次搬入される。
搬入後ロータ2を約90°回転させた後再びロータ2の回転方向及び高さの位置決めを行い、次のバケットに試料を搬入する。このロータ2の位置決め、搬入を4回行うことにより4個のバケットへの試料搬入が完了する。
When the sample is loaded, first, the
After carrying in, the
遠心分離運転時においては、初めに軸支機構5のヘッド12が上昇し、回転軸8をフリーにする。次に、サーボモータ10が予め設定されている加速度、減速度及び回転速度に従ってロータ2を高速回転させ、ロータ2内の試料が遠心分離される。
During centrifugation operation, the
搬出時においては、軸支機構5による回転軸8の芯出し及びロータ2の高さの固定、サーボモータ10によるロータ2の回転移動が行われ、試料は搬送手段4によってロータ2から搬出される。
この試料搬出も、上記した試料搬入と同様に、ロータ2の位置決め、搬出を4回行うことにより4個のバケットからの試料搬出が完了する。
At the time of unloading, the rotating
Similarly to the sample loading described above, this sample unloading is performed by positioning and unloading the
上記従来の自動遠心装置1では、加速及び減速中にサーボモータ10の回転トルクによってダンパ7が変形し、駆動部3全体が回転移動する場合がある。又、ダンパ7がスプリングとゴムで構成され、両者の摩擦力により振動を減衰させている場合では、ダンパ7が大きく変形し、元の位置に戻られない場合がある。
In the conventional automatic
このため、ダンパ7がロータ2の回転方向に変形し元の位置に戻らなくなった場合、サーボモータ10に内蔵された回転位置検出機構も一緒に回転方向に移動してしまい、試料の搬入・搬出時においてロータ2が回転方向にずれるという欠点があった。又、ロータ2の加速度及び減速度の設定によりダンパ7の変形後の戻りの位置がばらつき、これに伴いロータ2の停止位置も約1°程度ばらつくという欠点があった。
Therefore, if the
回転方向のずれが生じると、試料の搬入時において試料をロータ2にぶっつけてしまい、試料を搬入できない不具合が生じる場合がある。又、ロータ2にぶっつけた際に試料を破損してしまう重大な事故を引き起こす場合もある。
The deviation in the rotational direction occurs, there is a case where the sample during loading of the sample will attach
搬出時においては、搬送手段4が試料を十分に保持できず、該搬送手段4が移動中に試料を落とし、搬送できない不具合が生じる場合がある。又、落下により試料を破損してしまう重大な事故を引き起こす場合もある。 At the time of carrying out, the conveyance means 4 cannot hold the sample sufficiently, and the sample may be dropped while the conveyance means 4 is moving, which may cause a problem that the conveyance cannot be carried out. Moreover, it may cause a serious accident in which the sample is damaged by dropping.
上記欠点を解消するために、ダンパ7を硬くし変形を抑える方法が考えられるが、この方法では高速で遠心分離運転する場合、ダンパ7が回転振動を吸収し切れず、回転軸8を支持するボールベアリング9a,9bの負荷が大きくなり、これらのボールベアリング9a,9bの寿命が低下するという問題が発生する。又、防振が不十分なため、高速で遠心分離すると回転中に異常振動を起こす場合があるため、最高許容回転速度を低く設定しなければならないという問題もある。
To overcome the above drawbacks, a method of suppressing the
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、試料の搬入・搬出を正確に行うことができる自動遠心装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the process is to provide an automatic centrifuge capable of accurately carrying in and out a sample.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、試料を収納するロータ及び該ロータを回転駆動するモータを有する駆動部と、該駆動部を弾性支持するダンパと、前記駆動部の回転軸上方に配置されて上下方向に移動する可動部を有し、可動部を下降させて回転軸上端を押し下げることによりロータを所定高さとする回転軸保持機構とを備える自動遠心装置において、前記駆動部の回転軸の回転方向の機械的位置決め機構を設け、該位置決め機構により回転軸の回転方向の位置を決めをすると共に前記回転軸保持機構により回転軸を押し下げるようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a rotor that houses a sample, a drive unit having a motor that rotationally drives the rotor, a damper that elastically supports the drive unit, and a rotating shaft of the drive unit. have a movable portion that is disposed upwardly moved in the vertical direction, the automatic centrifugal device and a rotation shaft holding mechanism for the rotor to a predetermined height by pushing down the rotating shaft upper end lowers the movable part, the driving part A mechanical positioning mechanism in the rotation direction of the rotation shaft is provided, the position of the rotation shaft in the rotation direction is determined by the positioning mechanism, and the rotation shaft is pushed down by the rotation shaft holding mechanism .
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記位置決め機構を、回転軸上部及び可動部下部に設けられた四角形の凹凸部により構成したことを特徴とする。 A second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the positioning mechanism is constituted by a quadrangular uneven portion provided on an upper portion of the rotating shaft and a lower portion of the movable portion .
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記位置決め機構を、回転軸上部に設けられた複数のマグネット及び可動部下部に設けられた1個のマグネットにより構成したことを特徴とする。 A third aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the positioning mechanism is constituted by a plurality of magnets provided at the upper part of the rotating shaft and a single magnet provided at the lower part of the movable part. To do.
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記位置決め機構を、回転軸上部に周方向に沿って設けられた複数の凹部及び可動部下部に設けられ、回転軸の凹部に係合可能なボールと該ボールを回転軸側に押すスプリングにより構成したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the positioning mechanism is provided at a plurality of concave portions and a lower portion of the movable portion provided along the circumferential direction at the upper portion of the rotating shaft, and is associated with the concave portion of the rotating shaft. It is characterized by comprising a ball that can be mated and a spring that pushes the ball toward the rotating shaft .
本発明によれば、試料の搬入・搬出動作を正確に行うことができ、長寿命で且つ高速で安全に遠心分離できる自動遠心装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to perform the loading and unloading operation of the sample accurately, it is possible to provide an automatic centrifugal device for safe centrifuged and high-speed and long life.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る自動遠心装置1の断面図である。自動遠心装置1は、フレーム6、ロータ室13、ロータ2、駆動部3、搬送手段4、回転軸保持機構19等によって構成され、不図示の制御操作部によって制御される。又、詳細は図示していないが、自動遠心装置1は、他の装置と通信回線で制御可能なように接続されている。ここで、搬送手段4は不図示の他の装置に設けられていても良い。
FIG. 1 is a sectional view of an
前記駆動部3は、フレーム6に固定された複数のダンパ7を介して支持されており、その中心には回転軸8が2個のボールベアリング9a,9bによって回転自在に支持されている。そして、この回転軸8の下端にはサーボモータ10の出力軸がカップリング11によって連結されており、回転軸8を介して上部のロータ2を回転駆動するよう構成されている。尚、回転軸8には四角柱状の凸部8aが設けられおり、凸部8aの先端にはテーパが設けられている。
The
図2〜図4に前記回転軸保持機構19の構成を示す。
2 to 4 show the configuration of the rotary
回転軸保持機構19は、ロータ室13の上面のロータ2の回転中心位置に固定されており、その下部には上下移動可能なスプライン軸14が設けられており、該スプライン軸14の下端にはヘッド12が固定されている。そして、ヘッド12の底面には四角形の凹部12aが設けられており、該凹部12aの入口にはテーパが設けられている。ここで、ヘッド12の凹部12aと回転軸8の先端の四角形の凸部8aは互いに嵌合する形状となっており、嵌合時は、密着状態となる。これら凹部12a、凸部8aは本発明機械的位置決め機構を構成し、これらが嵌合することにより回転軸8の回転方向の位置決めがなされる。すなわち回転軸8先端の凸部8aがヘッド12の凹部12aに嵌合することにより、ロータ2のバケットが搬送手段4による搬入・搬出位置に位置するようになり、更にロータ2を90°回転させる都度残りのバケットが前記搬入・搬出位置に位置するようになる。スプライン軸14は、ボールスプライン外筒15によりガイドされ、自身は回転せず、上下に移動可能となっている。
Rotary
又、スプライン軸14は、スプリング16aによってワッシャ17を介して常時上方に押し上げられている。スプライン軸14の上にはソレノイド18が設けられており、搬入・搬出時における移動状態ではソレノイド18のプランジャが下方に突き出てスプライン軸14を押し、移動前の状態ではソレノイド18のプランジャはスプリング16によりスプライン軸14と共に上方へ押し上げられている。尚、信頼性を向上させるため、ソレノイド18はプランジャが2段階に移動するもの(例えば、新電元工業(株)社製の3ポジションソレノイド)を使用することも可能である。
The
図2に移動前状態、図3に第1段移動状態、図4に第2段移動状態をそれぞれ示す。ここで、回転軸保持機構19は、第1段移動状態で停止しないで移動前状態から第2段移動状態に移行しても良い。
FIG. 2 shows a state before movement, FIG. 3 shows a first stage movement state, and FIG. 4 shows a second stage movement state. Here, the rotary
次に、本発明に係る自動遠心装置1の具体的な動作例について説明する。
Next, a specific operation example of the
試料の搬入・搬出時において、初めにロータ2は搬送手段4による搬入・搬出位置に回転移動して停止するが、停止するまではサーボモータ10にブレーキが掛からず、ロータ2は外力によって回転できる状態になっている。これは、凹部12aに凸部8aが嵌合するようにロータ2を搬入・搬出位置に回転移動させるためすなわちロータ2の回転方向の位置決めを行うためである。
At the time of loading / unloading of the sample, the
次に、回転軸保持機構19のソレノイド18のプランジャが第1段の位置に移動し、スプライン軸14が下方に移動し、ヘッド12が回転軸8の先端を押し付ける。このとき、回転軸8の傾きや横方向のずれは、回転軸8の先端の凸部8aがヘッド12の凹部12aに設けたテーパによりガイドされ、回転軸8の中心位置のずれが修正される。
Next, the plunger of the
更に、ソレノイド18のプランジャが第2段の位置に移動し、ロータ2の回転方向のずれもテーパにより同様にガイドされ、回転軸8はロータ2の搬入・搬出位置に回転移動する。ここで、回転軸保持機構19と回転軸8は四角形の凹部12a、凸部8aの嵌合により結合され、ロータ2の回転が拘束されてロータ2の回転方向の位置が固定される。この時ロータ2は、回転軸8の四角形の凸部8aと回転軸保持機構19のヘッド12の四角形の凹部12aの嵌合により、ロータ2すなわち前記バケットの一つが搬送手段4による搬入・搬出位置に位置するようになる。この位置で試料すなわち前記ラックの搬入・搬出が行われ、その後ロータ2を90°回転させた後に凹部12aと凸部8aを再び嵌合させてロータ2の回転方向の位置決めを行い搬入・搬出を行い、この操作を4回行うことにより搬入・搬出が終了する。
Further, the plunger of the
他の実施形態として、磁力による回転軸8すなわちロータ2の回転方向の位置決め及び拘束方法を図5を用いて説明する。
As another embodiment , a method for positioning and restraining the
回転軸8の先端外周部にはマグネット20bが固定されている。又、ヘッド12には回転軸8に嵌合する円筒形の穴が設けられており、このヘッド12の穴の入口にはテーパが設けられており、内周部にはマグネット20aが固定されている。
The distal outer peripheral portion of the
試料の搬入・搬出時において、初めにロータ2は搬入・搬出位置に回転移動して停止する。停止中は、ロータ2は外力によって回転できる状態になっている。これは、嵌合時にロータ2を搬入・搬出位置に回転移動させるためである。
At the time of loading / unloading of the sample, the
次に、回転軸保持機構19のヘッド12が移動し、回転軸8の先端を押し付ける。このとき、回転軸8の傾きや横方向のずれは、回転軸8の先端がヘッド12の穴に設けられたテーパによりガイドされることによって修正される。更に、回転軸8のマグネット20bがヘッド12のマグネット20aにより引き寄せられ、回転軸8がロータ2の搬入・搬出位置に回転移動する。回転移動後はヘッド12と回転軸8とが磁力により結合され、これらの回転が拘束されてロータ2の回転方向の位置決めが行われ、ロータ2の位置が固定される。この時、上記した実施形態と同様に、バケットの一つが搬入・搬出位置に位置するようになる。
Next, the
他の実施形態として、回転軸保持機構19に内蔵したスプリング16bによって付勢されたボール21による回転軸8すなわちロータ2の回転方向の位置決め及び拘束方法を図6を用いて説明する。
As another embodiment , a method for positioning and restraining the
ヘッド12には円筒形の穴12bが開けられており、この穴12bの入口にはテーパが設けられている。又、ヘッド12の穴12bの内周部にはスプリング16bによって付勢されたボール21が収納されている。回転軸8の先端部8cはヘッド12の穴12bと嵌合する形状になっており、回転軸8の外周部には、ヘッド12に設けられた前記ボール21が嵌合する複数の穴8bが設けられている。
The
試料の搬入・搬出時において、初めにロータ2は搬入・搬出位置に回転移動して停止する。停止中は、ロータ2は外力によって回転できる状態になっている。これは、嵌合時にロータ2を搬入・搬出位置に回転移動させるためである。
At the time of loading / unloading of the sample, the
次に、回転軸保持機構19のヘッド12が移動し、回転軸8の先端部8aを押し付ける。このとき、回転軸8の傾きや横方向のずれは、回転軸8の先端部8cがヘッド12に設けたテーパによりガイドされることによって修正される。更に、回転軸8は、これに設けられた穴8bのテーパによりガイドされ、ロータ2の搬入・搬出位置に回転移動する。回転移動後は、回転軸8は、これに形成された穴8bにヘッド12に設けられたボール21が嵌合することによって結合され、該回転軸8が拘束されてロータ2の回転方向の位置決めが行われ、ロータ2の位置が固定される。この時、上記した実施形態と同様に、バケットの一つが搬入・搬出位置に位置するようになる。
Next, the
1 自動遠心装置
2 ロータ
3 駆動部
4 搬送手段
5 軸支機構
6 フレーム
7 ダンパ
8 回転軸
9a,9b ボールベアリング
10 サーボモータ
11 カップリング
12 ヘッド
13 ロータ室
14 スプライン軸
15 ボールスプライン外筒
16a スプリング
17 ワッシャ
18 ソレノイド
19 回転軸保持機構
20a,20b マグネット
21 ボール
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記駆動部の回転軸の回転方向の機械的位置決め機構を設け、該位置決め機構により回転軸の回転方向の位置を決めをすると共に前記回転軸保持機構により回転軸を押し下げるようにしたことを特徴とする自動遠心装置。 Possess a driving unit having a motor for rotating the rotor and the rotor housing a sample, and a damper for elastically supporting the drive unit, the movable portion moves in the vertical direction is disposed to the rotary shaft above the drive unit in automatic centrifugal device and a rotation shaft holding mechanism for the rotor to a predetermined height by pushing down the rotating shaft upper end to lower the movable section,
A mechanical positioning mechanism for the rotation direction of the rotation shaft of the drive unit is provided, the position of the rotation shaft in the rotation direction is determined by the positioning mechanism, and the rotation shaft is pushed down by the rotation shaft holding mechanism. Automatic centrifuge to do.
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2004
- 2004-11-17 JP JP2004333104A patent/JP4626275B2/en not_active Expired - Fee Related
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